什么是操作系统

1.操作系统（Operation System，OS）

操作系统示意图

没有安装操作系统的计算机，通常被称为裸机。

· 如果想在裸机上运行自己所编写的程序，就必须用机器语言书写程序。
· 如果计算机上安装了操作系统，就可以在操作系统上安装支持的高级语言环境，用高级语言开发程序。

不同领域的主流操作系统

不同应用领域的主流操作系统

（1）桌面操作系统

· Windows系列 —— 用户群体大
· macOS —— 适用于开发人员
· Linux —— 应用软件少

（2）服务器操作系统

· Linux ——安全、稳定、免费、占有率高
· Windows server —— 付费、占有率低

（3）嵌入式操作系统

· Linux

（4）移动设备操作系统

· IOS
· Android （基于Linux）

虚拟机

虚拟机（Virtual Machine）指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

· 虚拟系统通过生成现有操作系统的全新虚拟镜像，具有真实操作系统完全一样的功能。
· 进入虚拟系统后，所有操作都是在这个全新的独立的虚拟系统里面进行，可以独立安装运行软件，保存数据、拥有自己的独立桌面、不会对真正的系统产生任何影响。
· 能够在现有系统与虚拟镜像之间灵活切换的一类操作系统。

操作系统的发展史

01.操作系统的发展简史

1.1 Unix

1965年之前的时候，电脑并不像现在一样普通，它可不是一般人能碰的起的，除非是军事或者学院的研究机构，而且当时大型主机至多能提供30台终端（30个键盘、显示器），连接一台电脑。

为了解决数量不够用的问题

· 1965年左右由贝尔实验室加入了MIT以及AT&T合作的计划——该计划要建立一套多使用者、多任务、多层次的MULTICS操作系统，想让大型主机支持300台终端。
· 1969年前后这个项目进度缓慢，资金短缺，贝尔实验室退出了研究。
· 1969年从这个 项目退出的 K.T当时在实验室无聊时，为了让一台空闲的电脑上能够运行“星际旅行”游戏，在8月份左右趁着其妻子探亲的时间，用了1个月的时间，使用汇编语言写出了Unix操作系统的原型。
· 1970年，美国贝尔实验室的K.T以BCPL原因为基础，设计出很简单且很接近硬件的B语言，并且他用B语言写了第一个Unix操作系统。
· 1971年，同样热爱“星际旅行”的D.R为了能早点儿玩上游戏，加入了K.T的开发项目，合作开发了Unix，他的主要工作是改造B语言，因为B语言的跨平台性较差。
· 1972年，D.R在B语言的基础上 最终设计出了一种新的语言，这就是C语言。
· 1975年初，C语言的主体完成，K.T和D.R迫不及待地开始用它完全重写了现在大名鼎鼎的Unix操作系统。

C语言

· 在把Unix移植到其他类型的计算机上使用时，C语言强大的移植性在此显现
（机器语言和汇编语言都不具有移植性，为x86开发的程序，不可能在Alpha、SPARC和ARM等机器上运行。）

· 而C语言程序则可以使用在任意架构的处理器上，只要那种架构的处理器具有对应的C语言编译器和库，然后C源代码编译、连接成目标二进制文件之后即可运行。

Unix家谱

1.2 Minix

· 因为AT&T（通用电气）的政策改变，在Version 7Unix退出之后，发布新的使用条款，将Unix源代码私有化，在大学中不在能使用Unix源代码。
· A.T教授为了能在课堂上教授学生操作系统运作的细节，决定在不使用任何AT&T的源代码前提下，自行开发与Unix兼容的操作系统，以避免版权上的争议。
· 以小型Unix之意，命名为Minix。

1.3 Linux

· 1991年L就读于赫尔辛基大学期间，对Unix产生浓厚兴趣，尝试着在Minix上做一些开发工作。
· 因为Minix只是教学使用，因此功能并不强，L经常要用他的终端仿真器去访问大学主机上的新闻组和邮件，为了方便读写和下载文件，他自己编写了磁盘驱动程序和文件系统，这些在后来成为了Unix第一个内核的雏形，当时，他年仅21岁。
· L利用GNU上的bash当做开发环境，gcc当做编译工具，编写了Linux内核，一开始Linux并不能兼容Unix。
（即Unix上跑的应用程序不能在Linux上跑，应用程序与内核之间的接口不一致；一开始Linux只适用于386，后来经过全世界的网友的帮助，最终能够兼容多种硬件。）

02.Linux内核及发行版

2.1Linux内核版本

· 内核是系统的心脏，是运行程序和管理像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序，它提供了一个在裸设备与应用程序间的抽象层。
· Linux内核版本又分为稳定版和发行版，两种版本是相互关联、相互循环。
（稳定版：具有工业级强度，可以广泛地应用和部署，新的稳定版相对于较旧的只是修正一些bug或加入一些新的驱动程序。）
（发行版：由于要实验各种解决方案，所以变化很快。）

2.2Linux发行版本

· Unix发行版通常包含了包括桌面环境、办公软件、媒体播放器、数据库等应用软件。

Linux系统下的文件目录结构

01.单用户操作系统和多用户操作系统

· 单用户操作系统：用一台计算机同一时间只能由一个用户使用，一个用户独自享用系统的全部硬件和软件资源。
（Windows XP之前的版本都是单用户操作系统）
· 多用户操作系统：指一台计算机在同一时间可以由多个用户使用，多个用户共通享用系统的全部硬件和软件资源。
（Unix和Linux的设计初衷就是多用户操作系统）

02.Windows和Linux文件系统区别

2.1Windows下的文件系统

· 在Windows下，打开“计算机”，看到的是一个个的驱动器盘符。
· 每个驱动器都有自己的目录结构，这样形成了多个树并列的情形。

2.2Linux下的文件系统

· 在Linux下，看不到驱动盘符，看到的是文件夹。
· Ubuntu没有盘符这个概念，只有一个根目录/，所有文件都在它下面。

2.3用户目录

位于/home/user，称之为用户工作目录或家目录。

2.4Linux主要目录速查表

/：根目录，一般根目录下只存放目录，在 linux 下有且只有一个根目录，所有的东西都是从这里开始
当在终端里输入 /home，其实是在告诉电脑，先从 /（根目录）开始，再进入到 home 目录

/bin、/usr/bin：可执行二进制文件的目录，如常用的命令 ls、tar、mv、cat 等

/boot：放置 linux 系统启动时用到的一些文件，如 linux 的内核文件：/boot/vmlinuz，系统引导管理器：/boot/grub

/dev：存放linux系统下的设备文件，访问该目录下某个文件，相当于访问某个设备，常用的是挂载光驱mount /dev/cdrom /mnt

/etc：系统配置文件存放的目录，不建议在此目录下存放可执行文件，重要的配置文件有

/etc/inittab
/etc/fstab
/etc/init.d
/etc/X11
/etc/sysconfig
/etc/xinetd.d

/home：系统默认的用户家目录，新增用户账号时，用户的家目录都存放在此目录下

表示当前用户的家目录
~edu 表示用户 edu 的家目录

/lib、/usr/lib、/usr/local/lib：系统使用的函数库的目录，程序在执行过程中，需要调用一些额外的参数时需要函数库的协助

/lost+fount：系统异常产生错误时，会将一些遗失的片段放置于此目录下

/mnt: /media：光盘默认挂载点，通常光盘挂载于 /mnt/cdrom 下，也不一定，可以选择任意位置进行挂载

/opt：给主机额外安装软件所摆放的目录

/proc：此目录的数据都在内存中，如系统核心，外部设备，网络状态，由于数据都存放于内存中，所以不占用磁盘空间，比较重要的文件有：/proc/cpuinfo、/proc/interrupts、/proc/dma、/proc/ioports、/proc/net/* 等

/root：系统管理员root的家目录

/sbin、/usr/sbin、/usr/local/sbin：放置系统管理员使用的可执行命令，如 fdisk、shutdown、mount 等。与 /bin 不同的是，这几个目录是给系统管理员 root 使用的命令，一般用户只能”查看”而不能设置和使用

/tmp：一般用户或正在执行的程序临时存放文件的目录，任何人都可以访问，重要数据不可放置在此目录下

/srv：服务启动之后需要访问的数据目录，如 www 服务需要访问的网页数据存放在 /srv/www 内

/usr：应用程序存放目录

/usr/bin：存放应用程序
/usr/share：存放共享数据
/usr/lib：存放不能直接运行的，却是许多程序运行所必需的一些函数库文件
/usr/local：存放软件升级包
/usr/share/doc：系统说明文件存放目录
/usr/share/man：程序说明文件存放目录 

/var：放置系统执行过程中经常变化的文件

/var/log：随时更改的日志文件
/var/spool/mail：邮件存放的目录
/var/run：程序或服务启动后，其 PID 存放在该目录下